Hiệu quả thu nhận glucosamine hydrochlorua từ vỏ cua biển (Scylla paramamosain), vỏ ghẹ (Portulus pelagicus) và vỏ tôm tít (Oratosquillina interrupta) bằng phương pháp hóa sinh

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:8

Thêm vào BST

Báo xấu

8
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết Hiệu quả thu nhận glucosamine hydrochlorua từ vỏ cua biển (Scylla paramamosain), vỏ ghẹ (Portulus pelagicus) và vỏ tôm tít (Oratosquillina interrupta) bằng phương pháp hóa sinh được nghiên cứu với mục đích là chiết xuất glucosamine từ vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít, góp phần đa dạng các nguồn tinh chế glucosamine và khai thác tối đa các giá trị tiềm năng của nguồn phụ phẩm này.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Hiệu quả thu nhận glucosamine hydrochlorua từ vỏ cua biển (Scylla paramamosain), vỏ ghẹ (Portulus pelagicus) và vỏ tôm tít (Oratosquillina interrupta) bằng phương pháp hóa sinh

KHOA HỌC CÔNG NGHỆ HIỆU QUẢ THU NHẬN GLUCOSAMINE HYDROCHLORUA TỪ VỎ CUA BIỂN (Scylla paramamosain), VỎ GHẸ (Portulus pelagicus) VÀ VỎ TÔM TÍT (Oratosquillina interrupta) BẰNG PHƯƠNG PHÁP HÓA SINH Lê Thị Minh Thủy1*, Nguyễn Văn Thơm1 TÓM TẮT Chiết xuất glucosamine hydrochlorua từ vỏ của 3 loài động vật giáp xác là vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít được thực hiện thông qua các bước: khử khoáng và khử protein để thu chitin, sau đó chitin được thủy phân để thu nhận glucosamine hydrochlorua. Kết quả cho thấy, hàm lượng khoáng còn lại trong cả 3 loại nguyên liệu này đều thấp hơn 1% khi được xử lý trong dung dịch HCl 4% (vỏ tôm tít) và HCl 6% (vỏ cua biển và vỏ ghẹ). Điều kiện khử protein bằng enzyme alcalase thích hợp cho vỏ tôm tít là 6 giờ, nồng độ enzyme 0,1%, và nồng độ Alcalase 0,3%, 4 giờ được áp dụng cho 2 loại nguyên liệu còn lại. Chitin từ 3 loại này có cùng chế độ thủy phân (HCl 10M, 6 giờ) để chuyển đổi thành glucosamine hydrochlorua, độ hòa tan đều trên 80%, hiệu suất thu hồi glucosamine hydrochlorua đạt cao nhất 53,88% đối với chitin từ vỏ tôm tít và 52,67% từ chitin vỏ cua biển, vỏ ghẹ cho hiệu suất thu hồi thấp nhất 49,63%. Dựa vào kết quả phân tích phổ FTIR, cấu trúc glucosamine hydrochlorua được tinh chế từ vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít tương tự như mẫu thương mại. Kết quả nghiên cứu cho thấy, khả năng tận dụng vỏ tôm tít, vỏ cua và vỏ ghẹ làm nguồn nguyên liệu phù hợp cho sản xuất glucosamine hydrochlorua. Từ khóa: Enzyme alcalase, phổ FTIR, glucosamine, hiệu suất thu hồi, vỏ giáp xác. 1. GIỚI THIỆU 8 được đề xuất (De Holanda và Netto, 2006; Jegannathan và Nielsen, 2013; Younes và Rinaudo, Glucosamine được xem là một hợp chất sinh học 2015; Thuy et al., 2021). Bên cạnh hai mặt hàng thủy đa chức năng, được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực y sản chủ lực của Việt Nam là tôm và cá tra, một số đối học do có tác dụng trong điều trị các bệnh liên quan tượng thủy sản khác cũng có sản lượng nuôi và đến xương khớp (Houpt et al., 1999), kháng khuẩn, nguồn lợi khai thác cao như cua biển, ghẹ và tôm tít kháng viêm và chống ung thư (Nagaoka et al., 2011; (Nguyễn Văn Thường và Phạm Minh Đức, 2014), các Sibi et al., 2013), những lý do này đã làm gia tăng đánh giá về khả năng thu nhận chitin và các dẫn xuất nhu cầu tiêu thụ glucosamine một cách rộng rãi của nó từ nguồn phụ phẩm vỏ của ba loài này còn bị (White và Stegemann, 2001). Glucosamine là một giới hạn. Vì vậy, mục đích của nghiên cứu là chiết monosaccharide được chiết xuất từ quá trình thủy xuất glucosamine từ vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm phân chitin hoặc chitosan và vỏ của các loài động vật tít, góp phần đa dạng các nguồn tinh chế giáp xác là một trong những nguồn nguyên liệu lý glucosamine và khai thác tối đa các giá trị tiềm năng tưởng để chiết xuất những thành phần này (Kumari của nguồn phụ phẩm này. et al., 2017). Vỏ của động vật giáp xác chiếm tỉ lệ khoảng 50% khối lượng cơ thể, trong đó hàm lượng 2. NGUYÊN LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU chitin chiếm khoảng 20%-30% (Bolat et al., 2010). Quá 2.1. Chuẩn bị mẫu trình chiết xuất chitin thông thường sẽ trải qua 2 Nguyên liệu vỏ cua biển được thu nhận trên địa bước, xử lý acid để khử khoáng và xử lý kiềm để khử bàn thị xã Giá Rai, Bạc Liêu, vỏ ghẹ được thu mua tại thành phần protein. Tuy nhiên, nhận thức về phương các cơ sở chế biến thịt ghẹ tại thị trấn Sông Đốc, thức sản xuất thân thiện môi trường ngày càng được Trần Văn Thời, Cà Mau và nguyên liệu vỏ tôm tít nâng cao, do đó phương pháp sử dụng enzyme để xử được thu mua từ Hòn Chông, Kiên Giang. Các lý khử protein trong nguyên liệu thay thế hóa chất đã nguyên liệu này được bảo quản bằng nước đá, vận chuyển nhanh chóng về phòng thí nghiệm Bộ môn Chế biến thủy sản, Khoa Thủy sản, Trường Đại học 1 Khoa Thủy sản, Trường Đại học Cần Thơ Cần Thơ và tiến hành các bước xử lý. Vỏ cua biển, vỏ * Email: ltmthuy@ctu.edu.vn ghẹ và vỏ tôm tít được loại bỏ các phần không cần 54 N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 1 - TH¸NG 1/2022
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ thiết (thịt, gạch, chân, ngàm) và rửa sạch, phơi khô 2.3.3. Khảo sát điều kiện thủy phân chuyển đổi (ẩm độ khoảng 20%), cắt nhỏ vỏ cua biển, vỏ ghẹ có chitin từ 3 loại vỏ giáp xác thành glucosamine kích thước 2 x 3 cm và bảo quản các loại vỏ đã xử lý hydrochlorua này trong tủ đông (-20±2°C). Vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít (đã khử khoáng 2.2. Hóa chất và khử protein) được sấy ở nhiệt độ 60°C khoảng 4 giờ để thu nhận chitin thô (ẩm độ từ 7% -10%). Tiến Các hóa chất được sử dụng chủ yếu trong các thí hành thủy phân chitin trong dung dịch HCl theo nghiệm là enzyme alcalase 2.5L (Novozyme, Đan phương pháp của Mojarrad et al. (2007) với một vài Mạch), nhiệt độ hoạt động thích hợp từ 50-70°C, HCl sửa đổi, hai mốc thời gian và hai nồng độ HCl khác (Trung Quốc) và một số hóa chất thường dùng trong nhau lần lượt là 4 giờ và 6 giờ, 10M và 12M được bố phòng thí nghiệm. trí để chuyển chitin thành glucosamine 2.3. Phương pháp nghiên cứu hydrochlorua. Tỷ lệ chitin: dung dịch (w : v) là 1 : 20, 2.3.1. Ảnh hưởng của nồng độ HCl đến khả năng nhiệt độ thủy phân 85±1°C, sử dụng máy khuấy từ để khử khoáng trong vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít khuấy đều hỗn hợp. Hỗn hợp dung dịch sau thủy Vỏ từ 3 loài động vật giáp xác (vỏ cua biển, vỏ phân được lọc để loại bỏ các tạp chất không tan và ghẹ và vỏ tôm tít) được rã đông và tiến hành thí thu dung dịch lọc. Thêm dung dịch ethanol (95%) nghiệm khử khoáng, sử dụng dung dịch HCl để xử lý vào dung dịch lọc và khuấy đều với tỷ lệ 1:15 (tức 1g nguyên liệu theo mô tả của Seghir và Benhamza chitin ban đầu tương ứng với 15 mL ethanol). Bước (2017) với một vài điều chỉnh. Dung dịch HCl với ba tiếp theo, dung dịch được ủ trong thời gian 15 ngày ở nồng độ khác nhau là 2%, 4% và 6% được dùng để nhiệt độ 5±1°C để tạo kết tủa. Sau 15 ngày, dung dịch khảo sát mức độ khử khoáng có trong ba nguồn được lọc lại để thu hồi phần kết tủa và rửa lại phần nguyên liệu vỏ này ở điều kiện nhiệt độ phòng, thời kết tủa bằng ethanol (95%). Tiến hành sấy lượng kết gian xử lý được cố định trong 24 giờ, tỷ lệ vỏ: dung tủa này ở nhiệt độ 60°C khoảng 9 giờ để thu nhận dịch HCl (w : v) là 1 : 10. Kết thúc quá trình khử glucosamine hydroclorua (độ ẩm khoảng 4%-5% theo khoáng, vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít được rửa Li et al., 1992). Sản phẩm được kiểm tra độ hòa tan, sạch dưới vòi nước chảy cho đến khi đạt pH trung hiệu suất thu hồi và mẫu có chế độ thủy phân thích tính và phơi ráo. Các loại vỏ đã khử khoáng này được hợp được phân tích phổ FTIR. Mỗi nghiệm thức được phân tích chỉ tiêu hàm lượng khoáng còn lại trong vỏ lặp lại 3 lần, khối lượng mỗi mẫu là 250 g. để xác định nồng độ HCl thích hợp. Mỗi nghiệm 2.4. Phương pháp phân tích thức được lặp lại 3 lần, khối lượng mỗi mẫu là 250 g. Các chỉ tiêu về thành phần cấu tạo của nguyên 2.3.2. Ảnh hưởng của nồng độ enzyme alcalase liệu vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít và chất lượng và thời gian thủy phân đến hiệu quả khử protein sản phẩm glucosamine hydrochlorua tương ứng trong vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít được xác định bằng các phương pháp: Các nguyên liệu vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít Kiểm tra hàm lượng ẩm bằng phương pháp sấy sau khi khử khoáng tiếp tục được xử lý bằng enzyme đến khối lượng không đổi (AOAC, 2000 số 934.01), alcalase để loại protein. Nồng độ enzyme alcalase là phân tích hàm lượng khoáng bằng phương pháp 0,1% và 0,3% (v/w) so với từng loại nguyên liệu, thời nung mẫu ở nhiệt độ 600°C và tính khối lượng mẫu gian thủy phân lần lượt là 4 và 6 giờ ở nhiệt độ còn lại (AOAC, 2000 số 942.05), phân tích hàm lượng khoảng 50°C - 55°C, bổ sung thêm 10% nước cất so protein bằng phương pháp Kjeldahl (AOAC, 2000 số với khối lượng vỏ nhằm tạo thuận lợi cho enzyme 954.01). hoạt động, thường xuyên khuấy đảo hỗn hợp (30 Xác định cấu trúc glucosamine hydroclorua từ 3 phút/ lần) để quá trình thủy phân xảy ra đồng đều. loại vỏ giáp xác bằng phổ FTIR với bước sóng 4000- Sau đó, hỗn hợp được gia nhiệt ở nhiệt độ 95°C trong 400 cm-1 bằng phần mềm Omnic 6.0 (Thermo- 5 phút để bất hoạt enzyme và rửa sạch, phơi ráo. Nicolet, Madison, Wisconsin) theo Bruker Optics Nguyên liệu đã xử lý enzyme được kiểm tra hàm ALPHA. lượng protein còn lại để chọn chế độ thủy phân thích Xác định độ hòa tan bằng phương pháp lọc theo hợp và làm cơ sở cho thí nghiệm tiếp theo. Mỗi mô tả của Hemung (2013) bởi công thức: nghiệm thức được lặp lại 3 lần, khối lượng mỗi mẫu . Trong đó: T là độ hòa tan của là 250 g. N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 1 - TH¸NG 1/2022 55
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ glucosamine hydrochlorua; D (g) là khối lượng của nguyên liệu thủy sản khác nhau và phụ thuộc glucosamine hydroclorua ban đầu; C (g) là khối vào giống loài, mùa vụ (Cho et al., 1998). Để sản xuất lượng glucosamine hydroclorua không tan. Khối chitin có độ tinh khiết cao hay chất lượng tốt, làm lượng glucosamine hydrochlorua không tan được chất nền để tinh chế các hợp chất sinh học khác, tính như sau: glucosamine hydroclorua hòa tan với điển hình là chitosan hay glucosamine thì nguồn 10 mL nước cất và khuấy 15 phút, tiến hành lọc bằng nguyên liệu ban đầu cần được xử lý để loại bỏ các giấy lọc, những phần không tan được giữ lại trên giấy chất khoáng và protein (Synowiecki và Al-Khateeb, lọc, sấy giấy lọc ở 105°C cho đến khi khối lượng giấy 2000; Tolaimate et al., 2003). lọc không đổi, từ đó tính được lượng glucosamine 3.2. Hiệu quả khử khoáng trong vỏ cua biển, vỏ hydrochlorua không tan. ghẹ và vỏ tôm tít bằng dung dịch HCl Xác định hiệu suất thu hồi (H) bằng phương Một trong những nhân tố xác định chất lượng pháp cân: H (%) = Y/X, cân khối lượng ban đầu của của chitin là hàm lượng khoáng (Tolaimate et al., chitin X (g) và khối lượng glucosamine hydroclorua 2003). Hơn nữa, chitin rất nhạy cảm với acid và dễ Y (g). dàng bị cắt mạch polymer, deacetyl hóa và phân hủy 2.5. Phương pháp xử lý số liệu nhiệt làm thay đổi các tính chất hóa lý (Percot et al., Số liệu được xử lý trên phần mềm Microsoft 2003; Ahmad et al., 2016) khi điều kiện xử lý là acid Excel 2013 để tính giá trị trung bình và độ lệch có nồng độ cao. Mức độ khử khoáng trong vỏ cua chuẩn. Xử lý thống kê ANOVA với mức ý nghĩa 95% biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít sau khi được xử lý trong bằng phần mềm SPSS 16.0, so sánh sự khác biệt giữa acid HCl ở các nồng độ khác nhau được ghi nhận ở các nghiệm thức bằng phương pháp Duncan. bảng 2. 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Bảng 2. Sự thay đổi hàm lượng khoáng (%) của vỏ 3.1. Thành phần hóa học cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít (căn bản khô) Kết quả phân tích thành phần hóa học của ba Nồng độ Vỏ cua Vỏ ghẹ Vỏ tôm tít loại vỏ giáp xác là vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít HCl (%) biển c thông qua các chỉ tiêu ẩm độ, khoáng và protein 2 19,46±0,42 12,04±0,97c 10,93±0,19b b được trình bày ở bảng 1. Thành phần có tỉ lệ cao 4 7,91±1,26 2,86±0,01b 0,48±0,09a nhất, chiếm khoảng 50% trong cấu tạo của cả ba loại 6 0,54±0,11a 0,45±0,05a 0,23±0,07a nguyên liệu này là chất khoáng. Cụ thể, hàm lượng Ghi chú: những chữ cái a, b, c khác nhau trong khoáng có trong vỏ cua biển chiếm cao nhất là cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống 55,84%, vỏ ghẹ là 53,24% và vỏ tôm tít chiếm tỉ lệ kê (p
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ loại vỏ tôm khác (Gildberg và Stenberg, 2001; Seghir 0,1%, 6 giờ và giảm không đáng kể khi tiếp tục tăng và Benhamza, 2017). Đối với vỏ cua biển và vỏ ghẹ, nồng độ enzyme alcalase lên 0,3%. Nghiên cứu của tốc độ giảm khoáng chậm hơn so với vỏ tôm tít có Thuy et al. (2021) cũng có kết quả tương tự, thành thể là do tính chất nguyên liệu vỏ khác nhau. Vỏ cua phần protein của chitin vỏ tôm sú và tôm thẻ chân biển và vỏ ghẹ đều có hàm lượng khoáng trên 2% (lần trắng lần lượt là 4,29% và 4,12% khi sử dụng alcalase lượt 2,86% và 7,91%) khi nồng độ HCl đạt 4% và thấp để khử protein và chiếm 4,45% của chitin trong báo hơn 1% ở nồng độ xử lý 6% và tương tự như kết quả cáo của Synowiecki và Al-Khateeb (2000). Trong khi của Sugiyanti et al. (2018). Theo đề xuất của Rao et đó, vỏ cua biển và vỏ ghẹ cần xử lý ở nồng độ al. (2007), yêu cầu đối với chất lượng chitin để đạt enzyme cao hơn (0,3%) để khử protein, tỉ lệ protein tiêu chuẩn công nghiệp và thương mại hóa khi chitin còn lại lần lượt là 5,37% và 5,44% với thời gian thủy có hàm lượng khoáng dưới 1%. phân 4 giờ, khi thời gian tăng lên 6 giờ ở cùng nồng Do đó, để đáp ứng yêu cầu về tỉ lệ khoáng trong độ enzyme 0,3% thì hiệu quả khử protein tương tự nguyên liệu để sản xuất chitin và tiết kiệm hóa chất, như 4 giờ. Các kết quả này phù hợp với nhận định nồng độ HCl thích hợp cho xử lý khử khoáng vỏ tôm của Younes và Rinaudo (2015), hiệu quả của quá tít là 4% và nồng độ 6% được áp dụng cho quá trình xử trình khử protein bị hạn chế do sự hiện diện của các lý vỏ cua biển và vỏ ghẹ. chuỗi peptide ngắn còn lại và các amino acid 3.3. Điều kiện thủy phân đến mức độ khử (khoảng 5-10% protein) liên kết chặt chẽ với các phân protein trong vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít tử chitin nên không thể loại hết protein trong nguyên Xử lý nguyên liệu vỏ giáp xác bằng enzyme để liệu, đồng thời trong thành phần chitin chứa khoảng khử thành phần protein được đánh giá là phương 5% protein là đạt yêu cầu cho nhiều ứng dụng. Như pháp tốt để thu chitin có chất lượng cao hơn phương vậy, nồng độ enzyme alcalase và thời gian thủy phân pháp hóa học, do hạn chế sự thủy phân và acetyl hóa thích hợp để khử protein cho vỏ tôm tít là 0,1% và 6 chuỗi polysaccharide (Vázquez et al., 2013). giờ, còn đối với xử lý vỏ cua biển và vỏ ghẹ là alcalse Bảng 3. Sự thay đổi hàm lượng protein (%) của vỏ cua 0,3% và thời gian thủy phân trong 4 giờ. biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít (căn bản khô) 3.3. Hiệu quả chiết xuất glucosamine Nồng độ hydrochlorua Vỏ cua alcalase (%) - Vỏ ghẹ Vỏ tôm tít Bảng 4. Hiệu suất thu hồi và độ hòa tan của biển Thời gian (giờ) glucosamine hydrochlorua c b 0,1 – 4 9,36±0,44c 8,44±0,45 6,82±0,42 Nồng độ Hiệu suất thu hồi (%) c a 0,1 – 6 7,74±0,31b 7,65±0,58 4,66±0,28 HCl (M) a a a 0,3 – 4 5,37±0,32 5,44±0,47 4,41±0,30 - Thời a a Vỏ cua biển Vỏ ghẹ Vỏ tôm tít 0,3 – 6 5,21±0,37a 5,33±0,10 4,22±0,11 gian Ghi chú: những chữ cái a, b, c khác nhau trong (giờ) cùng một cột biểu thị sự khác biệt có ý nghĩa thống 10 - 4 45,71±0,63a 42,82±1,81a 43,14±0,98a kê (p
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít) được thể hiện ở bảng 4. Glucosamine hydrochlorua từ 3 loại nguyên liệu Trong cùng một nồng độ HCl, thời gian thủy phân này có đỉnh peak 1 hấp thụ ở bước sóng từ 3284,06 tăng từ 4 giờ - 6 giờ thì hiệu suất thu hồi glucosamine cm-1 - 3314,32 cm-1, biểu thị cho nhóm chức amino - hydrochlorua từ chitin của vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ NH và liên kết CO-NH nội phân tử và thuộc loại tôm tít đều tăng mạnh. Mức độ thủy phân chitin monomer glucosamine (Brugnerottoa et al., 2001). thành glucosamine hydrochlorua càng cao khi nồng độ HCl cao và thời gian thủy phân dài (Trần Thái Hòa, 2005; Mojarrad et al., 2007). Thời gian thủy phân 6 giờ cho hiệu quả thu nhận glucosamine hydrochlorua cao (49,63-53,88%), và khác biệt không có ý nghĩa thống kê giữa hai nồng độ HCl 10M và 12M, trong đó chitin từ vỏ tôm tít có hiệu suất thu hồi glucosamine cao nhất và vỏ ghẹ là thấp nhất. Sản lượng glucosamnie hydrochlorua thu được từ 3 loại vỏ giáp xác trong nghiên cứu này cao hơn các kết quả được công bố bởi Jittrakan et al. (2018) với hiệu suất thu hồi glucosamnie hydrochlorua đạt 36,4% từ chitin vỏ ghẹ thủy phân trong HCl 30% (9,78M) và 18,3% từ vỏ cua Hình 1. Phổ FTIR của glucosamine hydrochlorua (Nurjannah et al., 2016), nhưng thấp hơn so với (HCl 10M, 6 giờ) nghiên cứu của Benavente et al. (2011) chiết xuất Đỉnh của peak 2 được quan sát ở bước sóng dao glucosamine từ vỏ tôm đạt 58% khi chitin được thủy động 1615,47 cm-1 - 1640,80 cm-1 và giống với nhận phân trong dung dịch HCl 12M và khoảng 57% từ vỏ xét của Cahyono et al. (2014) và Thuy et al. (2021), tôm sú và tôm thẻ chân trắng trong thí nghiệm của đặc trưng cho liên kết hydrogen giữa nhóm CO-NH Thuy et al. (2021). Độ hòa tan của glucosamnie và liên kết nội phân tử CO-HOCH2. (Mohammed et hydrochlorua từ chitin vỏ cua biển, vỏ ghẹ, vỏ tôm tít al., 2013). Nhóm chức -OH thể hiện cấu trúc thứ cấp đều trên 80% và có khuynh hướng tăng dần khi nồng của rượu trong glucosamine hydroclorua có bước độ và thời gian thủy phân tăng, cao nhất đối với sóng trong khoảng 1035,09 cm-1 - 1058,77 cm-1 và phù glucosamnie hydrochlorua có nguồn gốc từ vỏ tôm hợp với quan sát của Thuy et al. (2021). tít. Quá trình thủy phân giúp ion Cl- liên kết với các 4. KẾT LUẬN nhóm -NH2 thành NH3Cl và tạo liên kết hydroxyl với nhóm -OH và làm cho glucosamine hydrochloride dễ Dựa trên hiệu quả thu nhận glucosamine dàng hòa tan trong nước (Cahyono et al., 2014). hydrochlorua từ vỏ cua biển, vỏ ghẹ và vỏ tôm tít trong phạm vi nghiên cứu này, nguồn phụ phẩm từ Tóm lại, điều kiện thủy phân thích hợp để thu vỏ của 3 loài giáp xác này là những nguồn nguyên nhận glucosamnie hydrochlorua cho cả 3 loại chitin liệu đầy tiềm năng để chiết xuất chế phẩm sinh học từ 3 loại vỏ giáp xác là sử dụng dung dịch HCl có glucosamine với hiệu suất thu hồi cao khoảng 50%, nồng độ 10M, thủy phân chitin trong 6 giờ vừa giúp mang lại lợi ích kinh tế và góp phần làm phong phú tiết kiệm hóa chất nhưng vẫn cho hiệu suất thu hồi nguồn nguyên liệu để tinh chế sản phẩm cao. glucosamine. 3.4. Phổ FTIR của glucosamine hydrochlorua TÀI LIỆU THAM KHẢO Qua kết quả phân tích phổ FTIR cho thấy, 1. Nguyễn Đức Lượng (2004). Công nghệ glucosamine hydrochlorua chiết xuất từ vỏ cua biển, enzyme 2. Nxb. Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí vỏ ghẹ và vỏ tôm tít có các peak chuẩn tương tự Minh. 245 trang. nhau, đại diện cho cấu trúc điển hình của phân tử glucosamine và tương đồng với sản phẩm 2. Nguyễn Văn Thường và Phạm Minh Đức glucosamine thương mại trong nghiên cứu của (2014). Thành phần loài và phân bố của tôm họ Martha et al. (2015) với các peak có bước sóng 3370 Squillidae ở vùng ven biển đồng bằng sông Cửu cm-1, 1615 cm-1 và 1094 cm-1. 58 N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 1 - TH¸NG 1/2022
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ Long. Tạp chí Khoa học - Trường Đại học Cần Thơ. meat paste products. Korean Journal Food Science 2: 270-277. Technology. 30: 817-822. 3. Phạm Thị Đan Phượng và Trang Sĩ Trung 13. De Holanda, H. D. and Netto, F. M. (2006). (2012). Tính chất của chitin và chitosan từ vỏ tôm thẻ Recovery of components from shrimp (Xiphopenaeus chân trắng khử protein bằng phương pháp hóa học kroyeri) processing waste by enzymatic hydrolysis. và sinh học. Tạp chí Khoa học - Công nghệ Thủy sản. Journal of Food Science. 71(1): 298-303. 3: 48-52. 14. Gildberg, A. and Stenberg, E. (2001). A new 4. Trần Thái Hòa (2005). Nghiên cứu các yếu tố process for advanced utilisation of shrimp waste. ảnh hưởng đến quá trình deacetyl và cắt mạch chitin Process Biochemistry. 36(8-9): 809-812. để điều chế glucosamine. Tạp chí Khoa học - Đại học 15. Hajji, S., Younes, I., Ghorbel-Bellaaj, O., Hajji, Huế. 27: 1-7. R., Rinaudo, M., Nasri, M. and Jellouli, K. (2014). 5. Trần Thị Luyến (2006). Sản xuất các chế Structural differences between chitin and chitosan phẩm kỹ thuật và y dược từ phế liệu thủy sản. Nxb extracted from three different marine sources. Nông nghiệp TP. Hồ Chí Minh. 162 trang. International Journal of Biological Macromolecules. 6. Ahmad, L. O., Permanal, D., Wahabi., 65: 298-306. Sabarwatil, S. H., Ramadhanl, L. O. A. N. and Rianse, 16. Hemung, B. O. (2013). Properties of Tilapia U. (2016). Improved Chitosan Production from Tiger Bone Powder and Its Calcium Bioavailability Based Shrimp Shell Waste (Penaeus monodon) by on Transglutaminase Assay. International Journal of Multistage Deacetylation Method and Effect of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics. 3(4): Bleaching. Advances in Environmental and 306-309. Geological Science and Engineering. 38: 373-378. 17. Houpt, J. B., McMillan, R., Wein, C. and 7. AOAC (2000). Official Methods of Analysis of Paget-Dellio, S. D. (1999). Effect of glucosamine AOAC International, 17th Edition, George, W. and hydrochloride in the treatment of pain of Latimer, Jr (Eds.), Volume II. Washington DC. USA. osteoarthritis of the knee. Journal of Rheumatology. 8. Benavente, M., Arias, S., Moreno, L. and 26: 2423-2430. Martínez, J. (2011). Production of glucosamine 18. Jegannathan, K. R. and Nielsen, P. H. (2013). hydrochloride from crustacean shell. Journal of Environmental assessment of enzyme use in Pharmacy and Pharmacology. 3(1): 20-26. industrial production e a literature review. Journal of 9. Bolat, Y. Ş., Bilgin, A., Günlü, L., Izci, S. B., Clean. Production. 42: 228-240. Koca, S., Çetinkaya. and Koca, H. U. (2010). Chitin- 19. Jittrakan, K., Sitthipong, N., Siriporn, R., Chitosan yield of freshwater crab (Potamon Suthasinee Y. and Palanivel, G. (2018). potamios, Olivier 1804) shell. Pakistan Veterinary Physicochemical Characteristics of Glucosamine Journal. 30(4): 227-231. from Blue Swimming Crab (Portunus pelagicus) 10. Brugnerottoa, J., Lizardib, J., Goycooleab, F. Shell Prepared by Acid Hydrolysis. Agricultural M., ArguÈelles-Monalc, W., DesbrieÁresa, J. and Technology and Biological Sciences. 15(12): 869-877. Rinaudoa M. (2001). An infrared investigation in 20. Kumari, S., Annamareddy, A. H. K., Abanti, relation with chitin and chitosan Characterization. S. and Rath, P. K. (2017). Physicochemical properties Polymer. 42(8): 3569-3580. and characterization of chitosan synthesized from 11. Cahyono, E., Suptijah, P. and Wientarsih, I. fish scales, crab and shrimp shells. International (2014). Development of a pressurized hydrolysis Journal of Biological Macromolecules. 104: 1697- method for producing glucosamine. Asian Journal of 1705. Agriculture and Food Sciences. 2(5): 390-396. 21. White, T. and Stegemann, J. A. (2001). 12. Cho, H. R., Chang, D. S., Lee, W. D., Jeong, Environmentally preferred materials, In AdVance in E. T. and Lee, E. W. (1998). Utilization of chitosan EnVironmental Materials; Material Research Society: hydrolysate as a natural food preservative for fish Singapore. 2: 249-260. N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 1 - TH¸NG 1/2022 59
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ 22. Li, Q., Dunn E. T., Grandmaison E. W. and 31. Seghir, B. B. and Benhamza, M. H. (2017). Goosen M. F. A. (1992). Applications and properties Preparation, optimization and characterization of chitosan. Journal of Bioactive and Compatible of chitosan polymer from shrimp shells. Journal of Polymer. 7(4): 370-397. Food Measurement and Characterization. 11(3): 23. Martha, B., Selene, A., Luis, M. and Joaquín 1137-1147. M. (2015). Production of glucosamine hydrochloride 32. Sibi, G., Dhananjaya, K., Ravikumar, K. R., from Crustacean Shell. Journal of Pharmacology. 3: Mallesha, H., Venkatesha, R. T., Trivedi, D., Bhusal, 20-26. K., Neeraj, P. and Gowda K. (2013). Preparation of 24. Mohammed, M. H., Williams, P. A. and Glucosamine Hydrochloride from Crustacean Shell Tverezovskaya, O. (2013). Extraction of chitin from Waste and It’s Quantitation by RP-HPLC. American- prawn shells and conversion to low molecular mass Eurasian Journal of Scientific Research. 8(2): 63-67. chitosan. Food Hydrocolloids. 31(2): 166-171. 33. Sugiyanti, D., Darmadji, P., Anggrahini, S., 25. Mojarrad, J. S., Nemati, M., Valizadeh., Anwar, C. and Santoso, U. (2018). Preparation and Ansarin, M. and Bourbour, S. (2007). Preparation of characterization of chitosan from Indonesian tambak Glucosamine from Exoskeleton of Shrimp and torok shrimp shell waste and crab shell waste. Predicting Production Yield by Response Surface Pakistan Journal of Nutrition. 17(9): 446-453. Methodology. Journal of Agricultural and Food 34. Synowiecki, J. and Al-Khateeb, N. A. A. Q. Chemistry. 55(6): 2246-2250. (2000). The recovery of protein hydrolysate during 26. Nagaoka, M., Igarashi, J., Hua, Y., Ju, S., enzymatic isolation of chitin from shrimp Crangon Yomogida. and Sakamoto, K. (2011). Recent aspects crangon processing discards. Food Chemistry. 68(2): of the antiinflammatory actions of glucosamine. 147-152. doi:10.1016/s0308-8146(99)00165-x Carbohydrate Polymers. 84(2): 825-830. 35. Thuy, L. T. M., Truc, T. T. and Osako, K. 27. Nurjannah, A., Darmanto, Y. S. and (2021). The effect of deproteinization methods on the Wijayanti, I. (2016). Optimization making properties of glucosamine hydrochloride from shells glucosamine hydrochloride of crab shell waste of white leg shrimp (Litopenaeus vannamei) and through chemical hydrolysis. black tiger shrimp (Penaeus monodon). Ciência J. Pengolah. Hasil. Pernikan. Indones. 19: 26-35. Rural, Santa Maria. 52(1): e20200723. Doi.org/10.1590/0103-8478cr20200723. 28. Percot, A., Viton, C. and Domard, A. (2003). Optimization of chitin extraction from shrimp shells. 36. Tolaimate, A., Desbrieres, J., Rhazi, M. and Biomacromolecules. 4(1): 12-18. Alagui, A. (2003). Contribution to the preparation of chitins and chitosans with controlled physico- 29. Prameela, K., Mohan., Ch. M., Smitha, P. V. chemical properties. Polymer. 44(26): 7939-7952. and Hemalatha, K. P. J. (2010). Bioremediation of shrimp biowaste by using natural probiotic for chitin 37. Vázquez, J. A., Rodríguez-Amado, I., and carotenoid production an alternative method to Montemayor, M. I., Fraguas, J., Gonz alez, M. P. and hazardous chemical method. International Journal of Murado, M. A. (2013). Chondroitin Sulfate, Applied Biology and Pharmaceutical Technology. 3: hyaluronic acid and chitin/chitosan production using 903-910. marine waste sources: characteristics, applications and ecofriendly processes: a review. Marine Drugs. 30. Rao, M. S., Nyein, K. A., Trung, T.S. and 11(3): 747-774. Stevens, W. F. (2007). Optimum parameters for production of chitin and chitosan from Squilla (S. 38. Younes, I. and Rinaudo, M. (2015). Chitin empusa). Journal of Applied Polymer Science. and chitosan preparation from marine sources. 103(6): 3694-3700. Structure, properties and applications. Marine Drugs. 13(3): 1133-1174. 60 N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 1 - TH¸NG 1/2022
KHOA HỌC CÔNG NGHỆ PREPARATION OF GLUCOSAMINE HYDROCHLORUA FROM CRAB SHELL, BLUE SWIMMING CRAB SHELL, MANTIS SHRIMP SHELL BY THE BIOCHEMICAL METHOD Le Thi Minh Thuy1*, Nguyen Van Thom1 1 College of Aquaculture and Fisheries, Can Tho University Email: ltmthuy@ctu.edu.vn Summary Extraction of glucosamine hydrochloride from various crustacean shells namely crab shell (Scylla paramamosain), blue swimming crab shell (Portulus pelagicus) and mantis shrimp shell (Oratosquillina interrupta) was carried out through the following steps: demineralization and deproteinization to obtain chitin, and then this crude chitin was hydrolysed to create glucosamine hydrochloride. The research results revealed that the remaining mineral content in all three types of shells were lower than 1% which treated in 4% HCl solution (mantis shrimp shell) and 6% HCl for crab shell and blue swimming crab shell. After that, the optimal condition of deproteinization for mantis shrimp shell was 6 hours and Alcalase concentration of 0.1%, and Alcalase concentration of 0.3% for 4 hours were applied for the others. Finally, the crude chitins derived from these three types had the same hydrolysis mode (HCl 10M, 6 hours) to convert into glucosamine hydrochloride, the solubility was over 80%, the highest glucosamine hydrochloride recovery yield reaching to 53.88% was recorded for chitin from mantis shrimp shell and 52.67% from the crab shell chitin, whereas blue swimming crab shell showed the lowest yield of 49.63%. Based on the results of FTIR analysis, the structure of all obtained glucosamine hydrochloride from the shell of crustacean wastes was similar to the standard sample. The result of this research showed the ability to ulilize mantis shrimp shell, crab shell and blue swimming crab shell as a suitable material for the production of glucosamine hydrochlorua. Keywords: Alcalase enzyme, crustacean shells, glucosamine, FTIR spectroscopy, yield. Người phản biện: TS. Đỗ Văn Nam Ngày nhận bài: 10/8/2021 Ngày thông qua phản biện: 10/9/2021 Ngày duyệt đăng: 17/9/2021 N«ng nghiÖp vµ ph¸t triÓn n«ng th«n - KỲ 1 - TH¸NG 1/2022 61